可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配

可靠性理論

第3章系統(tǒng)的可靠性分配可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!第3章系統(tǒng)的可靠性分配3.1可靠性分配概念和目的3.1.1汽車可靠性分配的概念

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計所確定的汽車可靠性指標(biāo)值，合理地將該指標(biāo)分配于系統(tǒng)各單元(總成、零部件)的設(shè)計過程，稱為汽車可靠性分配。在開發(fā)、研制汽車新產(chǎn)品之前，對汽車期望達(dá)到的可靠性水平應(yīng)有明確的指標(biāo)。汽車系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)與其各子系統(tǒng)(總成、零部件)的可靠性指標(biāo)有著密切的關(guān)系。為了保證汽車系統(tǒng)的可靠性水平，必須以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，根據(jù)汽車子系統(tǒng)(零部件)的量要程度、本身的失效率、使用環(huán)境、工作模式、實際要求，進行可靠性分配。可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!3.1.2汽車可靠性分配的目的和作用(1)通過可靠性分配，落實汽車系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。汽車產(chǎn)品的可靠性水平，除制造、材料原因以外，很大程度上依賴于汽車的設(shè)計水平，它是構(gòu)成汽車固有可靠性的基礎(chǔ)，應(yīng)兼顧生產(chǎn)成本和經(jīng)濟效益，及時/合理地調(diào)整系統(tǒng)的可靠性。(2)通過可靠性分配，確定各子系統(tǒng)(總成、零部件)的可靠性指標(biāo)。汽車是一個十分復(fù)雜的機械電子產(chǎn)品。實現(xiàn)整體的可靠性指標(biāo)必須依靠各子系統(tǒng)、零部件的可靠性加以保證。沒有子系統(tǒng)、零部件的可靠性指標(biāo)，系統(tǒng)的可靠性目標(biāo)再高也是徒勞的。(3)通過可靠性分配，有利于加強設(shè)計部門間的聯(lián)絡(luò)和配合。幫助設(shè)計者了解汽車總成及零部件的可靠性與汽車系統(tǒng)可靠性之間的關(guān)系，使之心中有數(shù)，減少盲目性，明確設(shè)計的基本問題;通過可靠性分配，容易暴露汽車系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，為改進設(shè)計提供途徑和依據(jù)。(4)通過可靠性分配，有利于增強設(shè)計者的全局觀念。全面衡量汽車系統(tǒng)的質(zhì)量、費用及性能等因素，以獲得汽車系統(tǒng)設(shè)計的全局效果。可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!3.1.3汽車可靠性分配原則和方法（1）順序可靠性分配的過程是自上而下進行的，

（2）預(yù)測和分配的關(guān)系可靠性分配以前，事先需進行可靠性預(yù)測，可靠性預(yù)測過程則與可靠性分配相反，它是自下而上進行的。預(yù)測是為了分配，而分配過程中也會有預(yù)測。因此，可靠性分配是一個有預(yù)測→分配→再預(yù)測→再分配的反復(fù)過程，是一個不斷進化的過程。（3）方法可靠性分配的方法很多，有等可靠度分配法、再分配法、相對失效率法、加權(quán)修正法、綜合評分法、動態(tài)規(guī)劃法等。

整車系統(tǒng)子系統(tǒng)部件零件整車系統(tǒng)子系統(tǒng)部件零件可靠性分配程序預(yù)測程序可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!3.2等可靠度分配法3.2.1等可靠度分配法的特點

將汽車系統(tǒng)需要達(dá)到的可靠度水平，相等地分配到各子系統(tǒng)，這種分配方法稱為等可靠度分配法，也稱均衡分配法。分配中不考慮成本、失效率、安全性等實際情況，以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)分配可靠度。

3.2.2等可靠度分配方法(1)串聯(lián)系統(tǒng)等可靠度分配法對串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度來說，一般取決于系統(tǒng)中最薄弱的子系統(tǒng)的可靠度。因此，其余分系統(tǒng)的可靠度取值再高也意義不大。出于這種考慮，各子系統(tǒng)應(yīng)取相同的可靠度進行分配。對于串聯(lián)系統(tǒng)，為使系統(tǒng)達(dá)到規(guī)定的可靠度水平Rs，各子系統(tǒng)也應(yīng)具有相當(dāng)?shù)目煽啃运剑潢P(guān)系式為:等可靠度分配法可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!(2)并聯(lián)系統(tǒng)的等可靠度分配法并聯(lián)系統(tǒng)的等可靠度分配法的公式為式中Fs——系統(tǒng)要求的不可靠度；Fi——第i個單元分配到的不可靠度；Rs——系統(tǒng)要求的可靠度；n——并聯(lián)單元數(shù)。等可靠度分配法可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!3.3相對失效率分配法3.3.1相對失效率分配法的定義

以預(yù)測(即原有）失效率為依據(jù)，將分配于各子系統(tǒng)的(容許)失效率正比于預(yù)測(原有)失效率，這種分配方法稱為相對失效率分配法.

3.3.2相對失效率分配法的特點這種分配方法是根據(jù)相對失效率分配方法的原則，分配于各子系統(tǒng)的(容許)失效率大小，與預(yù)測失效率有很大關(guān)系。預(yù)測的失效率越大，分配給它的失效率也越大;反之亦然，可靠性很高的產(chǎn)品，分配的(容許)失效率也越小。這種分配方法，通常用于失效率為常數(shù)的單元組成的串聯(lián)系統(tǒng)，單元和系統(tǒng)的壽命均服從指數(shù)分布。分配過程中依照失效率作分配值。相對失效率分配法可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!(5)計算各子系統(tǒng)的可靠度Ri(t)為了滿足可靠度分配值之和大于系統(tǒng)可靠度目標(biāo)值，則各子系統(tǒng)的可靠度應(yīng)當(dāng)滿足關(guān)系式例3已知一個串聯(lián)系統(tǒng)由四個子系統(tǒng)組成，預(yù)測的各子系統(tǒng)失效率分別為d1=0.25%h-l、d2=0.16%h-l、d3=0.28%h-l、d4=0.18%h-l，要求系統(tǒng)的可靠度達(dá)到0.90，保證連續(xù)工作60h以上。試用相對失效率法進行可靠度分配。解:(1)由已知條件得到d1=0.25%h-l、d2=0.16%h-l、d3=0.28%h-l、d4=0.18%h-l

相對失效率分配法可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!各子系統(tǒng)的(容許)失效率為（4）計算各子系統(tǒng)所得的可靠度相對失效率分配法可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!3.4.2加權(quán)修正分配法的特點

這種分配方法，適用于指數(shù)分布的串聯(lián)系統(tǒng)，比前幾種分配方法較為完善些，其中考慮了單元的復(fù)雜程度，單元失效與系統(tǒng)失效之間的關(guān)系。加權(quán)修正分配法也是按串聯(lián)系統(tǒng)的組合形式進行分析，且認(rèn)為各分系統(tǒng)的壽命時間均服從指數(shù)分布(失效率與時間無關(guān))。3.4.3加權(quán)修正分配法的計算步驟

加權(quán)修正分配法的計算步驟分二步進行:步，不考慮各單元的重要度，按等可靠度分配法確定各單元的失效率;第二步，依據(jù)各單元的重要度Wi，對按等可靠度分配法確定的失效率用加權(quán)的形式加以修正

加權(quán)修正分配法可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!第二步:對初定失效率進行重要度加權(quán)修正處理即在原有基礎(chǔ)上除以重要度，其意義在于………。修正后的公式為可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!例某一設(shè)備是由6個單元組成的串聯(lián)系統(tǒng)，要求工作28h以上，其可靠度達(dá)到Rs=0.90，試用加權(quán)修正分配法確定各單元的允許失效率和可靠度分配。詳細(xì)數(shù)據(jù)見下表解：根據(jù)題意，t=28h，Rs=0.90，N=160+81+55+58+78+125=557，各單元的失效率為可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!驗證可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!第3章結(jié)束可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!原題解可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!汽車可靠性分配原則和方法

（4）原則不是平均分?jǐn)偅歉鶕?jù)汽車各子系統(tǒng)(總成、零部件)的失效率、重要性、成本費用、生產(chǎn)可行性、工藝可行性、工作環(huán)境、維修使用情況和國家有關(guān)法規(guī)等多方面因素，進行統(tǒng)籌考慮，合理分配。不管采用什么分配方法，必須滿足下列不等式:分配后系統(tǒng)的可靠度函數(shù)系統(tǒng)可靠度總體目標(biāo)可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!例1一臺汽車保修設(shè)備，由四部分串聯(lián)組成，要求總體可靠度達(dá)到Rs=0.85，其中已知某有一部分的可靠度為0.98，按等可靠度分配法確定其余三部分的可靠度。解:設(shè)已知的可靠度Rl=0.98，其余三部分的可靠度為Ro，按照串聯(lián)系統(tǒng)等可靠度分配法的計算公式有:通過計算，得到其余三部分的可靠度為0.95等可靠度分配法可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!并聯(lián)系統(tǒng)的等可靠度分配法例2由3個單元組成的并聯(lián)系統(tǒng)，要求系統(tǒng)可靠度達(dá)到0.98，求每個單元的可靠度。解:已知Rs=0.98，設(shè)每個單元可靠度為Ro，則計算可得等可靠度分配法的優(yōu)點：比較簡單

缺點：是沒有考慮各子系統(tǒng)的重要性、成本高低、修復(fù)的難易程度、現(xiàn)有可靠性水平等等可靠度分配法可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!3.3.3相對失效率分配的步驟設(shè)系統(tǒng)是由n子系統(tǒng)串聯(lián)而成的，它們分配到的失效率分別為:λ1，λ2，...，λn。系統(tǒng)失效率目標(biāo)值為λs，分配的結(jié)果應(yīng)當(dāng)滿足:可靠性分配的目標(biāo)是確定λi，具體步驟如下:(1)根據(jù)現(xiàn)有的可靠性數(shù)據(jù)資料，推測（或已知）原各子系統(tǒng)的失效率，假設(shè)分別為:di(i=1，2，...，n)。(3)計算分配于各子系統(tǒng)的容許失效率λi(4)檢驗分配結(jié)果是否滿足下式(2)計算各子系統(tǒng)的失效率分配系數(shù)ωi一相對失效率。相對失效率分配法可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!(1)由已知條件得到d1=0.25%h-l、d2=0.16%h-l、d3=0.28%h-l、d4=0.18%h-l(2)計算失效率分配系數(shù)(3)計算各子系統(tǒng)的失效率由題意可知，Rs(60)=0.90，假設(shè)系統(tǒng)的失效率為常數(shù)λs，可通過下面公式求得相對失效率分配法同理得：可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!3.4加權(quán)修正分配法

對于汽車來說，每個總成、部件的復(fù)雜(含零件數(shù)、零件精度)程度、失效情況、對系統(tǒng)的影響程度是不一樣的，如果按照同樣的分配指數(shù)進行可靠性分配，顯然是不合理的。如何綜合考慮這些問題，求得稍微完善的分配方法?下面介紹加權(quán)修正分配法3.4.1加權(quán)修正分配法的定義對于組成系統(tǒng)的各單元(含子系統(tǒng)、總成、部件)，在系統(tǒng)中的重要程度是不同的，反映其重要程度的指標(biāo)就是重要度。單元的重要度就是該單元失效引起系統(tǒng)失效的次數(shù)與該單元失效次數(shù)的比值，它的意義是第i個單元失效造成系統(tǒng)發(fā)生故障而不能運行的概率，記作Wi。即重要度Wi=單元本身失效引起系統(tǒng)失效的次數(shù)÷單元本身失效次數(shù)。根據(jù)各單元重要度分配給不同的可靠度，這種可靠性分配的方法，稱為加權(quán)修正分配法，也稱AGREE分配法(Advisorygrouponreliabilityofelectronicequipment)。加權(quán)修正分配法可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!根據(jù)等可靠度分配法，通過公式推導(dǎo)求得單元容許失效率λi

步:按等可靠度分配法初定失效率（即在等分配的基礎(chǔ)上考重要度）。若規(guī)定系統(tǒng)工作到時間T時，應(yīng)具有的可靠度(指標(biāo)值)為Rs(T)，在不考慮重要度時，單元容許可靠度為式中ti──系統(tǒng)要求單元的工作時間;λi──單元容許的失效率?？煽啃岳碚摚?章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!

（2）考慮復(fù)雜性后加權(quán)處理假設(shè)單元是由Ni個重要零件組成，系統(tǒng)的重要零件總數(shù)為N=∑Ni，若這些重要零件的可靠性對系統(tǒng)的影響是相同的，則單元所包含的重要零件數(shù)占系統(tǒng)總的重要零件數(shù)的比率Ni/N，就表示單元的復(fù)雜度。再一次對進行復(fù)雜度加權(quán)處理，即將中的1/n用Ni/N代替，其意義在于，單元復(fù)雜度高，對允許失效率適當(dāng)放寬。于是得到公式為可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!可靠性理論－第3章系統(tǒng)的可靠性分配共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!第3章思考題(1) 可靠性分配的目的是什么?(2) 汽車可靠性分配有何原則?(3) 汽車可靠性分配通常有幾種方法?各種方法有何特點?(4) 由14個子系統(tǒng)組成的串聯(lián)系統(tǒng)，要求系統(tǒng)的可靠度達(dá)到0.95，用等可靠度分配法確定各子分系統(tǒng)的可靠度。(5) 某一設(shè)備是有6個單元組成的串聯(lián)系統(tǒng)，要求工作36h以上，其可靠度達(dá)到Rs=0.90，試用加權(quán)修證分配法確定各單元的